中國粉體網(wǎng)訊 近日，元素六（Element Six, E6）正在主導(dǎo)美國一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目-開發(fā)使用單晶(SC)金剛石襯底的超寬帶高功率半導(dǎo)體。該項(xiàng)目是由美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）主導(dǎo)的超寬帶隙半導(dǎo)體（UWBGS）計(jì)劃的一部分，旨在開發(fā)下一代面向國防和商業(yè)應(yīng)用的先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)，突破半導(dǎo)體的性能和效率極限。
行業(yè)現(xiàn)狀
半導(dǎo)體行業(yè)正處于一個(gè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，超寬帶隙（UWB）半導(dǎo)體的出現(xiàn)有望徹底改變功率電子、通信以及各類高科技應(yīng)用的格局。先進(jìn)材料的使用，特別是在高功率和高頻應(yīng)用中展現(xiàn)出超強(qiáng)性能的單晶（SC）金剛石襯底成為其核心。
目前，雖然制備的大尺寸金剛石晶圓可應(yīng)用于熱沉和光學(xué)領(lǐng)域，但在電子級半導(dǎo)體領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用存在很多難題。比如大尺寸單晶金剛石的合成、剝離及研磨拋光的技術(shù)問題還有待進(jìn)一步解決。
為此，元素六與多個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵參與者建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，包括法國的Hiqute Diamond、日本的Orbray、雷神公司，以及美國的斯坦福大學(xué)和普林斯頓大學(xué)。這些合作將晶體位錯(cuò)工程、射頻氮化鎵技術(shù)以及材料表面和體積處理的專業(yè)知識集成在一起，對于推動超寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。
元素六
元素六是鉆石公司戴比爾斯（De Beers）的子公司，總部位于英國倫敦，是單晶金剛石和多晶金剛石合成方面的領(lǐng)軍企業(yè)，其在化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，該公司表示將開發(fā)4英寸(100mm)器件級金剛石襯底。
圖源：eeNews
SC金剛石襯底是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)電子產(chǎn)品的關(guān)鍵，包括大功率射頻開關(guān)、雷達(dá)和通信放大器、高壓功率開關(guān)、極端環(huán)境的高溫電子產(chǎn)品、深紫外(UV)led和激光器，支撐著數(shù)十億美元的系統(tǒng)市場。
在單晶金剛石方面，元素六能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量且具有高度有序晶體結(jié)構(gòu)的單晶金剛石晶圓。目前，SC金剛石襯底已用于CERN大型強(qiáng)子對撞機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，并幫助發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子粒子。
在多晶金剛石方面，公司的多晶金剛石晶片直徑已超4英寸，被廣泛應(yīng)用于EUV光刻中的光學(xué)窗口以及高功率密度Si和氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體器件的熱管理應(yīng)用。
此外，在高壓器件方面，該公司與瑞士企業(yè)ABB合作，實(shí)現(xiàn)了首款高壓塊狀金剛石肖特基二極管，展示了基于金剛石的半導(dǎo)體在改變功率電子領(lǐng)域中的潛力。
市場潛力
超寬帶隙半導(dǎo)體市場潛力巨大，僅功率電子市場預(yù)計(jì)在未來幾年將達(dá)到數(shù)百億美元，其中汽車、航空航天、電信和可再生能源行業(yè)將占據(jù)重要份額。
元素六表示，公司正在與其合作伙伴擴(kuò)展在金剛石技術(shù)方面的核心能力。通過與日本Orbray進(jìn)行知識產(chǎn)權(quán)和設(shè)備的交叉許可，擴(kuò)大單晶金剛石晶圓的生產(chǎn)規(guī)模，并在超寬帶隙半導(dǎo)體市場中占據(jù)更大的市場份額。另外，該公司近日在俄勒岡州波特蘭市完成了一個(gè)先進(jìn)的CVD設(shè)施的建設(shè)和調(diào)試，該設(shè)施由可再生能源驅(qū)動，能夠大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的單晶金剛石基板。
元素六首席技術(shù)專家Daniel Twitchen教授表示：“我們很榮幸能與其他DARPA UWBGS項(xiàng)目合作伙伴攜手合作。自20世紀(jì)50年代工業(yè)金剛石首次實(shí)現(xiàn)規(guī)模合成以來，就已顛覆了多個(gè)市場，我相信UWBGS的技術(shù)突破將有助于開啟半導(dǎo)體行業(yè)未來70年的機(jī)遇�！�
參考來源：
1.eeNews，Carbontech，元素六官網(wǎng)
2.劉俊杰等：半導(dǎo)體用大尺寸單晶金剛石襯底制備及加工研究現(xiàn)狀.人工晶體學(xué)報(bào)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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